北大材料科学与工程学院搞出智能调温纤维

光明日报记者晋浩天发自北京,3月15日电,北方的3月还是干冷干冷的,不过这要是夏天可就不一样了。大家要是都像咱们穿着衬衫T恤在街上走,那准会大汗淋漓。这时候要是能有一件衣服能把热量吸走,让人一直觉着凉快,那感觉多像科幻电影啊。 可这次咱们北大材料科学与工程学院的邹如强教授真把这事做成了。他带领团队搞出来的智能调温纤维,被写进了《自然·通讯》这篇大论文里。 这儿头的关键功臣是一种叫相变材料的东西。在咱们做穿戴设备或者控制体温这块儿,这玩意儿被当成了革命性的解决方案。邹如强教授给咱打了个比方,他说相变材料就像藏在衣服里的“智能空调”:外面天气热的时候,它就把热量偷偷给吞了存着;等天气凉了下来,它再把热量慢慢地吐出去。这样一来,咱们的衣服就成了一个能自动调温的微型小气候站。 不过呀,这项技术要是想走进咱们的生活,一直卡在一个让人头疼的矛盾上:要是想要储存的热量多,材料就容易碎、容易漏、传热也慢;要是为了不让它碎漏而牺牲掉储热能力,那这衣服也就没什么实际用处了。这个“性能怎么权衡”的问题,严重拦住了可穿戴设备的大规模生产。 研究团队这次换了个思路来解决这个难题。他们像盖房子似的在微观世界里给相变材料搭了个既结实又透气的“小窝”。“我们往材料里掺了点碳纳米管,这东西细得跟十万分之一根头发丝一样。它不光能当钢筋撑起骨架,还能当高速公路让热量跑快点。”同时还搞了个三维互穿的聚合物网络,“把负责吸热放热的相变小分子给牢牢锁住——就算温度升得老高让它们化成液体想往外跑,也会被笼子给困住,一滴也漏不出来。” 这招太妙了。研究团队纺出来的相变纤维储热能力简直爆表,单位重量吸收的热量是同类产品里最高的。而且这纤维特别有韧性,拉伸到原来的十五倍也不断。 这种高性能纤维可以直接接到咱们的纺织机上用,裁剪、缝纫、织布这些环节都能无缝衔接加工完好率超过了98%。“光做到这些还不够。”邹如强介绍说,“为了看这衣服到底管不管用,我们还把相变纤维织成了衣服在真人身上试穿。”到了盛夏正午太阳底下穿这件马甲,“比普通聚酯纤维马甲表面温度要低整整8度呢。”“穿戴的人都说后背那股被太阳烤得火烧火燎的感觉全没了,”“就像一直站在阴凉地里。” 更厉害的是这纤维经过了一百多次融化凝固的极限测试后还挺得住劲儿,“储热能力几乎没下降。”“这套思路不光是造了一种新布料,”“还为下一代智能控温材料铺了路。”邹如强表示从给消防员做防护服到帮航天员调温度再到让运动员保持状态甚至给房子外墙加节能层——这项技术都能提供材料基础。“它不只是科学上的一小步,”“对咱们国家搞‘双碳’目标、”“提升大家在极端环境里的日子质量都有大好处。” 光明日报记者 晋浩天